920

Рис. 1. Влияние загрязнения ацетатом меди на уреазную активность чернозема

Однако в условиях данного модельного опыта уровни загрязнения были существенно более высокими, и потому рост уреазной активности, вероятно, связан

сдругими факторами. В качестве возможных механизмов можно предполагать стресс-реакцию микробного сообщества и усиление уреазной активности при высоких концентрациях ТМ. Сходные эффекты были продемонстрированы для кадмия при достижении концентрации 10 мг/кг [7]. Возможно также, что активация уреазы связана с усилением преципитации карбонатов металлов с целью снижения их токсического действия на клетку. Механизм связи между уреазной активностью и микробной преципитацией карбонатов детально описан в работе Chaparro-Acuña

ссоавторами [6].

При внесении только сорбентов наблюдается динамика уреазной активности сходная с контролем (Рис. 2). В первый год после внесения как биочар, так и гранулированный активированный уголь приводят к снижению активности фермента.

При этом при внесении биочара активность уреазы достоверно превышает контрольные значения уже на второй год, а на третий год в варианте с биочаром активность уреазы оказывается более чем втрое выше контроля. Ингибирующее действие сорбентов в первый год после внесения можно связать со снижением концентрации необходимого для функционирования данного фермента никеля в почвенном растворе. При этом активированный уголь связывает металлы прочнее, что и объясняет более низкую по сравнению с биочаром уреазную активность.

Рис. 2. Уреазная активность чернозема при внесении сорбентов на фоне загрязнения ацетатом меди

При внесении обоих сорбентов в почву, загрязненную медью наблюдается сходная динамика уреазной активности: в первый год активность фермента ниже

180

контрольной, затем снижается еще сильнее, после чего наблюдается резкий рост. По-видимому, происходит адаптация микробных сообществ к загрязнению и их коренная перестройка, после чего уреазная активность используется в качестве механизма активной детоксикации загрязнителя по механизму преципитации.

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ № 5.948.2017/ПЧ, Грант Президента № МК-2973.2019.4, РФФИ № 18-55-05023 Арм_а.

Литература

1.Агабекова Р.А. Изменение активности уреазы мелиорируемых сероземно-луговых почв в хлоп- ково-люцерновом севообороте // Təbiət elmləri seriyası. 2011. №2. С.53-59

2.Вяль Ю.А., Шиленков А. В. Ферментативная активность и агрохимические свойства почв Пензенского ботанического сада // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. ВГ Белинского. 2008. №. 14.

3.Громакова Н.В., Минкина Т.М., Манджиева, С.С., Чаплыгин В.А., Бауэр Т.В., Сушкова С.Н. Влияние подвижных форм тяжелых металлов на показатели целлюлозоразлагающей и уреазной активности чернозема обыкновенного (модельный эксперимент) // Агрохимия. 2017. №. 2. С. 73-81.

4.Коротченко И.С. Влияние свинца на ферментативную активность почв // Проблемы современной аграрной науки: материалы международной заочной научной конференции. Красноярск. 2011. С. 38.

5.Кулагин А., Шагиева Ю.А. Древесные растения и биологическая консервация промышленных загрязнителей. М: Наука, 2005. 190 с.

6.Chaparro-Acuña S.P. et al. Soil bacteria that precipitate calcium carbonate: mechanism and applications of the process // Acta Agronómica. 2018. Т. 67. №. 2. С. 277-288.

7.Shi W., Ma X. Effects of heavy metal Cd pollution on microbial activities in soil // Annals of Agricultural and Environmental Medicine. 2017. Т. 24. №. 4. С. 722-725.

A.V. Gorovtsov, V.V. Zinchenko, E.S. Fedorenko, P.D. Pogonyshev, T.M. Minkina, S.N. Sushkova, S.S. Mandzhieva

Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia

INFLUENCE OF CARBON SORBENTS ON UREASE ACTIVITY

OF ORDINARY CALCAREOUS CHERNOZEM

UNDER COPPER POLLUTION

Abstract. The effect of copper contamination on soil urease activity was evaluatedin the model experiment. Two carbon sorbents were used: granular activated carbon and biochar. It is shown that in the third year microbial communities adapt to pollution with a significant increase in urease activity.

Keywords: urease, chernozem, pollution, copper, carbon sorbents.

This work was supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation No. 5.948.2017/PCh, Grant of the President of the Russian Federation No. MK-2973.2019.4, RFBRNo. 18-55-05023 Arm_a.

References

1.Agabekova R.A. Changes in urease activity of reclaimed meadowsierozem soils of the cotton-medicago crop rotation // Təbiətelmləriseriyası. 2011. No. 2. P.53-59.

2.Vyal Yu.A., Shilenkov A.V. Enzymatic activity and agrochemical properties of soils of the Penza Botanical Garden // Bulletin of the Penza State Pedagogical University named after VG Belinsky. 2008. No. 14.

3.Gromakova N.V., Minkina T.M., Mandzhieva S.S., ChaplyginV.A., Bauer T.V., Sushkova S.N. Influence of mobile forms of heavy metals on the indicators of cellulose-decomposing and urease activity of ordinary chernozem (model experiment) // Agrochemistry. 2017. No. 2. Pp. 73-81.

4.Korotchenko I.S. Effect of lead on the enzymatic activity of soils // Problems of modern agricultural science: materials of the international correspondence scientific conference. Krasnoyarsk. 2011. Pp. 38.

5.Kulagin A., Shagieva Yu.A. Woody plants and biological conservation of industrial pollutants.M :Nauka, 2005.190 p .

6.Chaparro-Acuña S.P. et al. Soil bacteria that precipitate calcium carbonate: mechanism and applications of the process // ActaAgronómica. 2018 T. 67. No. 2. Pp. 277-288.

7.Shi W., Ma X. Effects of heavy metal Cd pollution on microbial activities in soil // Annals of Agricultural and Environmental Medicine. 2017. T. 24. No. 4. Pp. 722-725.

181

УДК 631.43:537.226.1

Ч.Г. Гюлалыев Институт Географии им. акад. Г.А.Алиева

НАН Азербайджана , г.Баку. e-mail: ch_gulaliyev @yahoo.com

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВ МЕТОДОМ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА

Аннотация. Рассмотрен анализ характеристики диэлектрической проницаемости и чувствительности, емкостных датчика в зависимости от влажности почв. Выявлено, что диэлектрическая проницаемость почв зависимости от влажности имеет экспоненциальный характер. Полученные характеристики можно использовать при изучении влажности и разработки диэлекометрического метода почвенной влагометрии.

Ключевые слова: емкость, влажность, частота, почва, диэлектрическая проницаемость, диэлькометрия.

Постановка проблемы. Контроль и регулирование влажности почвы являются важными составляющими факторами в системе мероприятий по управлению ростом и развитием сельскохозяйственных растений [6]. В связи с этим в настоящее время для наблюдения за динамикой влажности почвы на сети агрометеорологии используются различные методы и приборы [4]. Но несмотря на обильные методы

иприборы использования измерения влажности почвы имеет ряд недостатков, так как нет единой мобильный приборы непрерывного наблюдения за влажностью почв.

Более перспективный диэлькометрический метод пока не получил распространения в агрометеорологических наблюдениях за влажностью почвы главным образом потому, что электрофизические свойства почвы и роль влаги в их формировании были недостаточные изучены [4]. В результате отдельные попытки его применения к почвам носили формальный характер и оказались неэффективными. Поэтому разработке диэлькометрического метода должно предшествовать всестороннее исследование электрофизических свойств почвы, изучение свойств почвенной влаги, в переменном электрическом поле и физическая интерпретация полученных результатов [3].

Метод проведения эксперимента. В настоящей статье рассматривается связь диэлектрической проницаемостью (ДП) почвы с почвенной влагой и чувствительностью емкостных датчиков влажности.

Диэлектрическая проницаемость определялась с помощью измерителя полных проводимостей типа Л2-7 на частотах 0,4- МГц и 10 МГц по разработанной ранее методике [1, 2, 4]. С помощью Л2-7 измеряется емкость конденсатора с измерительной ячейки, заполняемой образцом почвы при заданной влажности и объемной массе. Измерительная ячейка представляет собой цилиндрический коаксиальный конденсатор, снабженный термостатирующим устройством. Вакуумная емкость конденсатора определена расчетным способом. Диэлектрическая проницаемость вычислена как величина, равная отношению емкости конденсатора с образцом к его емкости в вакууме.

Использованные в работе водно-физические параметры определяли по известным в почвоведении методам в большом диапазоне влажностей ( от ГВ до ППВ

ивыше).

182

Для экспериментальных исследований были выбраны почвы разных типы сменяющейся в соответствии с почвенными зонами и подзонами: горно-луговая, альпийская и субальпийская, горно-лесная с бурыми оподзоленными и бурыми типичными почвами; зона влажно-субтропических желтоземных и желтоземное глеевое подзолистых почв; в сухих районахзоны каштановых субтропических и сероземных почв. Но в пределах каждой почвенной зоны сталкивается с пестрым комплексом почвенных разностей и своеобразными местными особенностям и различной степени дисперсности и солевого состава [5].

Описание результатов. С целю изучения влажностной характеристик и выбора оптимальной рабочей частоты нами проведены исследования диэлектрических свойств основных почв Азербайджана на частотах 0,4-10 МГц. Характеристика влагосодержания почвы (W,%) изменялась от гигроскопичности до пре- дельно-полевой влагоемкости. На представленном в качестве примера рисунке видно, что зависимость ε΄(W) при низкой частоте электрического поля имеет довольно ощутимую крутизну, выпрямляющуюся с увеличением частоты электрического поля до прямолинейной. В области низких частот электрического поля ε΄(W) крутизна кривой высокая.

На рисунке представлены экспериментальные графики зависимости диэлектрической проницаемости от влажности. Отсюда следует, что связь диэлектрической проницаемости почв с ее влажностью имеет экспоненциальный характер вида. Весь размах влажности почвы разделяется на три диапазонов: I -прочносвязанная ( ГВгигроскопическая влага, МГмаксимальная гигроскопическая); II-рыхлосвязанная ( ВЗвлажность завядания, ММВмаксимальная молекулярная влагоемкость); III-свободная влага (ПВполевая влага).

график зависимости также прямой, но со значительно большим наклоном. На этом

известно скорость роста функции f (W ) вычисляется делением d / dw , и геометрически этому соответствует угловой коэффициент с касательной графика при данной влажности. Это позволяет по измерениям почвы в целом судить о почвенной влаги и тем самым о связи влаги и ее структурных особенностях.

При возрастании влажности эта кривизна, еще более возрастает (Рис. ). Во всех исследуемых почвенных образцах мы стали свидетелями этой картины.

Полученные результаты показали, что при низкочастотном интервале диэлектрическая проницаемость имеет большие значения, т.к. возрастание частоты электрического тока вызывает ее уменьшение.

Высокое значение диэлектрической проницаемости в области низких частот объясняется влиянием емкости поляризации электродов. На высоких частотах это влияние практически отсутствовало. Наблюдалось, что возрастание почвенной влаги вызывает изменение взаимодействия между почвенными частицами, что отчетливо сказывалось на влажностно - частотной зависимости диэлектрической проницаемости.

183

Таким образом, изоляция электродов емкостного датчика снижает метрологические характеристики влагомеров. Устранять виляние проводимости следует путем усовершенствования их измерительных схем.

Выводы и предложения. На основании изложенного можно сделать вывод, что при измерении влажности почвы целесообразно выбрать рабочую частоту 8 МГц и выше.

Экспериментальным путем исследования определен ход влажностных ха-

Отсюда следует, что связь диэлектрической проницаемости почвы с ее влажностью имеет экспоненциальный характер.

Таким образом, аналитические, а также экспериментальные исследования показали, что имеет экспоненциальной зависимости между диэлектрической проницаемостью и влажностью почвы. На основе отмеченных свойств приведенной диэлектрической проницаемости в качестве опорного можно принять диэлькометрический способ измерений влажности почв.

Литература

1.Гюлалыев Ч.Г., Троицкий Н.Б. Природа зависимости диэлектрической проницаемости почв от периода колебаний электрического поля при различном влагосодержании// Труды Почвоведов Азерб. В. II. 1993. С. 19.

2.Гюлалыев Ч.Г. Влияние влажности и удельной поверхности на диэлектрическую проницаемость почв // Коллективная монография «Реализация методологических и методических идей профессора Б.А. Доспехова в совершенствовании адаптивно-ландшафтных систем земледелия» : в 2 т. / ФГБОУ ВО РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева, ФГБНУ «Владимирский НИИСХ». Москва – Суздаль, 2017.

Т. 1. С.353-357.

3.Гюлалыев Ч.Г. Исследование диэлектрической проницаемости почв в диапазоне частот 0.4 – 10,0 МГц // Сб. материалы Всероссийская конференция с международным участием «ПОЧВЫ В БИОСФЕРЕ», посвященная 50-летию Института почвоведения и агрохимии СО РАН .2018. С. 191-194. https://issa-siberia.ru/images/Publications/Pochvy_v_biosfere_2.pdf.

4.Поздняков А.И., Гюлалыев Ч.Г. Электрофизических свойства некоторых почв. Москва-Баку: "Адилоглы", 2004. 240 с.

5.Салаев М.Э. Диагностика и классификация почв Азербайджана. Баку: "Элм", 1991. 240 с.

6.Троицкий Н.Б., Герайзаде А.П., Гюлалыев Ч.Г. Связь электро- и теплофизических характеристик с удельной поверхностью почвы в аспекте многопараметрической влагометрии // Сб.Гидрофизические функции и влагометрия почв. Л., 1987. С. 63-65.

Ch.G. Gulalyev

Institute of Geography named after academicican G.A. Aliyev Azerbaijan National Academy of Sciences, Baku, Azerbaijan e-mail: ch_gulaliyev@yahoo.com

DETERMINATION OF SOIL HUMIDITY BY THE METHOD

OF CAPACITIVE SENSOR MEASUREMENT

Abstract. The analysis of dielectric permittivity and sensitivity characteristics of capacitive sensors depending on soil humidity is considered. It is revealed that dielectric permittivity of soils is exponential depending on humidity. The obtained characteristics can be used in humidity analyses and development of dielectric method of soil water content measurement.

Keywords: capacity, humidity, frequency, soil, dielectric permittivity, dielcometry.

References

1. Gulalyev Ch.G., Troitsky N.B. Dependence nature of soil dielectric permittivity on the periods of electric field oscillations under various humidity contents // Transactions of Soil Scientists Azer. issue II 1993. P. 19.

185

2.Gulalyev Ch. G. Influence of moisture and specific surface on dielectric permittivity of soils // Collective monograph "Implementation of methodological and methodological ideas of Professor B.A. Dospekhova in the improvement of adaptive-landscape systems of agriculture ": v2 t. / FSBEI HE RSAU - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, Federal State Budgetary Scientific Institution Vladimir NIISH - Moscow - Suzdal, 2017. ISBN 978-5-9500162-2-6 Volume 1. p. 353-357 .: ill. ISBN 978-5- 9500162-3-3.

3.Gulalyev Ch. G. Investigation of dielectric permittivity of soils in the frequency range of 0.4 - 10.0 MHz // Sat. Materials All-Russian Conference with International Participation "SOILS IN THE BIOSPHERE" dedicated to the 50th anniversary of the Institute of Soil Science and Agrochemistry of the SB RAS .2018, p. 191-194. https://issa-siberia.ru/images/Publications/Pochvy_v_biosfere_2.pdf.

4.Pozdnyakov A.I., Gulalyev Ch.G. Electrophysical properties of some soils. Moscow-Baku 2004, "Adilogly" -. 240 p.

5.Salaev M.E. Diagnostics and classification of soils in Azerbaijan. -Baku 1991. "Elm", 240 p.

6.Troitsky N.B., Gerayzade A.P., Gulalyev Ch.G. Relationship of electroand thermophysical characteristics with specific surface of soil in the aspect of multi-parameter water content measurement // Sat. Hydrophysical functions and soil moisture meter. L., 1987, P. 63-65.

УДК 631.4

С.В. Дыдышко РУП «Институт почвоведения и агрохимии», Минск, Беларусь

e-mail: siarheidydyshka@mail.ru

ТРАНСФОРМАЦИЯ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПАЛЕВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ БЕЛАРУСИ ПОД ВЛИЯНИЕМ АГРОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Аннотация. Показана трансформация дерново-палево-подзолистых легкосуглинистых почв под влиянием агрогенного фактора на основе использования расчетных величин отклонений отдельных критериев генетических свойств почв пахотных земель от исходного (естественного) состояния.

Ключевые слова: дерново-палево-подзолистые почвы, степень трансформации.

Используя почву в качестве объекта труда и средства производства, человек активно вмешивается в почвообразовательный процесс, не только изменяя естественные условия почвообразования, но и является источником веществ и энергии, принимающих участие в почвообразовании. Воздействие на почвы и почвенный покров, особенно с этапа широкого развития земледелия, оценивается как фактор непрерывной, глубокой и интенсивной эволюции почв. Эволюция почв происходит как в сторону окультуривания, так и в сторону деградации. Соответственно, в сторону улучшения либо ухудшения изменяются и ее свойства, а также производительная способность.

Поэтому оценка трансформации почв должна быть основана на определенных качественных и количественных критериях, наиболее информативно характеризующих пространственно-временные изменения свойств. Обнаружить происходящие изменения, оценить направленность их эволюции возможно при условии наличия «нулевой точки отсчета», а именно, естественных эталонных почв.

Исследования проведены на дерново-подзолистых почвах, сформировавшихся на мощных лессовидных суглинках в составе естественных и пахотных земель Оршан- ско-Мстиславского почвенно-экологического района(ПЭР) за временной период 1960–2018 гг.Данные почвы выбраны в качестве объектов исследований поскольку

186

они занимают 14% [1] пахотных земель Беларуси, отличаются высоким естественным плодородием и интенсивно используются в сельскохозяйственном производстве.

Основными методами исследований послужили: систематизация разновременной информации (прошлых лет обследования и актуальных данных) о состоянии состава и свойств исследуемых почв пахотных земель и их естественных аналогов; срав- нительно-аналитический с использованием разновременных качественных и количественных характеристик почв; метод рядов антропогенных изменений почв; экспертных оценок. Аналитические исследования выполнены по общепринятым методикам в лаборатории РУП «Институт почвоведения и агрохимии» и секторе агропочвоведения, цифрового картографирования и оценки почв. Статистическая обработка данных проведена с помощью «Пакета анализа Microsoft Exсel».

Среднестатистические показатели состава и свойств дерново-палево-подзоли- стых легкосуглинистых почв Оршанско-Мстиславского ПЭР представлены в таблице 1. Как видно, за исследуемый период кислотность почв перешла из категории «сильнокислых» в «близкие к нейтральным» в пахотных почвах и в «слабокислые» в среднесмытых почвах. В пахотных почвах отмечаются потери содержания ила и гумуса на 4,7 и 0,12% соответственно.

Таблица 1

Разновременные показатели состава и свойств гумусово-элювиального и пахотных горизонтов дерново-палево-подзолистых легкосуглинистых почв

Отклонения показателей от естественного аналога (табл. 2) имеют двойственный характер, т.е. изменяются как в сторону увеличения «+», так и в сторону снижения «-». Так, в пахотных почвах потери илистой фракции и гумуса составляют -40,2 и -5,0% соответственно. Показатели суммы поглощенных оснований, емкости поглощенных оснований, степени насыщенности основаниями, рН, содержания подвижных форм фосфора и калия в горизонтах Ап имеют положительные отклонения.

В пахотных постэрозионных горизонтах среднесмытых почв положительное отклонение наблюдается только по содержанию илистой фракции +97,1%, или практически в 2 раза больше по сравнению с пахотными аналогами. Для остальных представленных показателей отклонения носят отрицательный характер, причем

187

наименьшие значения отклонений отмечаются по показателям рН и степени насыщенности основаниями -9,8 – -10,8%, а наибольшие значения отклонений характерны для содержания гумуса и его запасов -47,8 – -58,7%.

Таблица 2

Отклонение значений показателей свойств и состава пахотных горизонтов окультуренных почв от исходного естественного состояния,%

*Примечание: для пахотных постэрозионных горизонтов среднесмытых почв отклонения значений показателей состава и свойств почв рассчитаны от пахотных горизонтов окультуренных почв.

Таблица 3

Шкала степени изменения отдельных критериев генетических свойств почв под влиянием антропогенного фактора [2]

На основе массива расчетных данных среднестатистических величин показателей свойств дерново-палево-подзолистых легкосуглинистых почв естественных и пахотных земель, величин отклонений показателей почв пахотных земель от их значений в исходном (естественном) состоянии (а для среднесмытых почв относительно пахотных аналогов), с использованием метода экспертной оценки установлены пределы варьирования значений отклонений для выделенных категорий (градаций) (табл. 3)[2].Выделенные категории являются условным выражением степени изменения величины того или иного критерия генетических свойств исследуемых почв.

За более чем 40-летний период исследований произошли значительные изменения свойств почв. В пахотных почвах, с одной стороны, четко выражена потеря содержания гумуса («слабая») и илистой фракции («очень сильная»), с другой

– «очень сильная» степень снижения кислотности и «сильный» и «очень сильный» прирост запасов гумуса, суммы поглощенных оснований, емкости поглощения,

188

степени насыщенности основаниями и подвижных форм фосфора и калия. В среднесмытых почвах отмечается потеря содержания гумуса и его запасов («очень сильная» и «сильная» и прирост содержания илистой фракции («очень сильный»).

Таким образом, согласно результатам проведенных исследований трансформация состава и свойств верхней части профиля дерново-палево-подзолистых легкосуглинистых почв, под влиянием антропогенного фактора условно оценивается сильной и очень сильной степенью.

Литература

1.Почвы сельскохозяйственных земель Республики Беларусь: практ. пособие / под ред. Г.И. Кузнецова, Н.И. Смеяна. Минск: Оргстрой, 2001. 432 с.

2.Шульгина С.В. Экологическая оценка трансформации состава и свойств дерново-палево-подзо- листых почв под влиянием антропогенного фактора / С.В. Шульгина [и др.] // Почвоведение и агрохимия. № 2(59). 2017. С. 14–25.

S.V. Dydyshko

Institute of Soil Science and Agrochemistry, Minsk, Belarus

e-mail: siarheidydyshka@mail.ru

TRANSFORMATION OF THE PROPERTIES

OF SOD-PALE-PODZOLIC SOILS OF BELARUS UNDER

THE INFLUENCE OF AGROGENIC EFFECTS

Abstract.The article presents transformation of sod pale-podzolic light loamy soils under the influence of agrogenic factor based on the rating values of separate criteria divergences of genetic properties of arable soils from the initial (natural) state.

Keywords: sod pale-podzoliclight loamy soils, degree of transformation.

References

1. Soils of agricultural land of the Republic of Belarus: pract. guide/ edited by G.I. Kuznetsov, N.I. Smeyan. Minsk: Orgstroy, 2001. 432 p.

2. Shul’gina S.V. Ecological assessment of composition transformation and properties of sod pale-podzolic soils under the influence of anthropogenic factor / S.V. Shul’gina [and et al.] // Soil science and agrochemistry. №2 (59). 2017. P. 14–25.

УДК 631.4

Г.Я. Елькина, Е.М. Лаптева, И.А. Лиханова, Ю.В. Холопов Институт биологии Коми научного центра УрО РАН, Россия, Сыктывкар,

e-mail: elkina@ib.komisc.ru

ПОСТАГРОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ

Аннотация. На первых этапах постагрогенной сукцессии сохранились признаки пахотных почв. Современные процессы наиболее интенсивно происходят в образовавшемся серогумусовом горизонте. В нижней части старопахотного горизонта идет подкисление, усиливается синтез фульвокислот, состав гумуса приближается к показателям целинных подзолистых почв.

Ключевые слова: постагрогенные почвы; агрохимические показатели, гумусовое состояние.

189